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04.03

Experimente für den Chemieunterricht

Luftanalyse I
(Verbrennung von rotem Phosphor)

(wird nicht durchgeführt)

Lehrer

Zeitbedarf: 3 + 15 Minuten.
Kompetenz/Ziel: F: Verbrennung und Sauerstoffverbrauch
B: Mögliche Ermittlung der (halb)quantitativen Zusammensetzung der Luft ("Unversuch"!)
Material:
  • pneumatische Wanne
  • Spatel
  • Gasglocke
  • Verbrennungslöffel an einem passenden Stopfen
  • PVC(!)-Scheiben
  • Indikator
Chemikalien:
  • roter Phosphor
Durchführung:

 

In die pneumatische Wanne soviel Wasser füllen, dass die Glasglocke (auf PVC-Scheiben) bis zur 1. Markierung eintaucht (ev. Indikator ins Wasser geben). Verbrennungslöffel ausglühen, dann mit rotem Phosphor füllen (Spatel verwenden!), anzünden und mit Hilfe des Gummistopfens in die Glasglocke hängen. Beobachten. Nach dem Abkühlen soviel Wasser in die Wanne nachgießen, dass die Spiegel innen und außen gleich sind.
Beobachtung: Der Wasserspiegel sinkt erst und steigt später an bis etwa zur 2. Marke.
Auswertung: Quantitative Auswertung sehr problematisch! Siehe Did. Hinweise!
Deutung: Phosphor benötigt zur Verbrennung den Sauerstoff der Luft.  Das (feste!) Verbrennungsprodukt (Rauch!) löst sich in Wasser und nimmt den Sauerstoff mit.
Entsorgung: Das Wasser ist nur leicht sauer: E1. Verbrennungslöffel ausglühen! (Explosionsgefahr bei anschließender Verwendung zur Schwefelverbrennung!!!).
Quelle: Schulbücher und EYDAM-Chemie, Praktikum Chemischer Demonstration, 1968.

 

Varianten: Statt rotem Phosphor wird gelegentlich weißer Phosphor oder eine Schwimmkerze vorgeschlagen. Das ändert nichts an der Problematik der Versuchsinterpretation, macht den Versuch nur noch problematischer: die Kerze verbraucht noch weniger Sauerstoff als Phosphor, der weiße Phosphor ist stark giftig und zieht aufwändige Reinigung der Geräte und hohen Entsorgungsaufwand nach sich.
Diskussion:
  1. Warum Phosphor? Kein gasf. Produkt bzw. gelöst.
  2. Problem P + S im Verbrennungslöffel: Explosion möglich!
  3. Warum PVC-Stückchen und nicht PE oder PP?
  4. Problematik quantitativer Aussage!
Did. Hinweise: Der Versuch sollte nicht mit dem Ziel eingesetzt werden, die quantitative Zusammensetzung der Luft zu demonstrieren. Sobald ein Brennstoff außen gezündet wird, führt der Versuch zu den erwähnten Ergebnissen, die aber falsch gedeutet werden. Beim Einführen der Flamme erwärmt sich die Luft, dehnt sich aus und entweicht aus der Glocke. Dies wird oft als "Volumenabnahme durch Sauerstoffverbrauch" interpretiert, zumal die gängigste Abdeckzeit tatsächlich zu Luftverlust in der Größenordnung von 20% führt. Das Verlustvolumen  lässt sich jedoch durch extrem langsames oder sehr schnelles Abdecken beeinflussen. Zudem lassen sich unter der Glocke nach Erlöschen noch ca. 14-16% Sauerstoff nachweisen!
Der Fehler streift seit mindestens 1968 unausrottbar durch Schulbücher.
WWW: http://www.fundgrube-physik-chemie.de/

© Walter.Wagner ät uni-bayreuth.de, Stand: 03.03.14

Universität Bayreuth
Didaktik der Chemie